杂粮作物在我国有悠久的耕种历史,种植面积更是广泛地分布于全国各地,杂粮在我国粮食供应总量里占有很大的比重,杂粮产量的稳定与增收对我国粮食安全有极其重要的作用。随着我国经济水平的发展,人民对日常饮食质量的要求日益提高,杂粮口味的多样性和良好的保健功能越来越受人们的青睐,对杂粮的需求也日益增多,所以实现杂粮增产增收意义重大。优良的种子对农业增产有非常重要的作用,但是优良品种在推广之前要进行大量的小区田间育种试验。由于小区田间育种特殊的农艺要求,目前小区田间育种试验的脱粒工作基本上采用原始的人工或半机械化作业,劳动强度大,工作效率低,试验的准确性与科学性无法得到保障。针对这种现状,设计了一种杂粮作物小区脱粒机。以机械设计、机械原理、和农业机械学等理论和计算机辅助设计（分析）方法,对杂粮作物小区脱粒机的伸缩杆齿-纹杆混合式脱粒装置、分离清选系统、气流式清洁系统和机架结构进行了系统的设计与研究。主要研究结论如下:（1）对伸缩杆齿-纹杆混合式脱粒装置进行设计;脱粒装置的生产率计算值为1.6kg/s,脱粒滚筒转速为500r/min。脱粒滚筒为封闭式纹杆滚筒,滚筒长度为1031.5mm,工作直径为398mm。杆齿伸缩机构的17根杆齿等间距均匀安装在纹杆滚筒内部的杆齿固定轴上,杆齿固定轴的轴线与纹杆滚筒的轴线在竖直方向偏心50mm。凹板为栅格凹板,栅格为11mm×11mm的方孔。脱粒间隙调节机构在四个不同位置对凹板进行支撑与调节,机构可调脱粒间隙范围是0～46mm。（2）对伸缩杆齿-纹杆混合式脱粒装置的关键部件进行了相应的分析与研究。应用ANSYS软件对纹杆滚筒进行有限元分析,纹杆滚筒所受最大应力为1.11861×10-6Pa,最大应变为3.2824×10-6,最大应力和应变出现在受力纹杆与滚筒辐盘连接处;纹杆滚筒最大位移为1.0981×10-6m,最大位移发生在滚筒凹陷部位中心处;经过对仿真结果分析研究,纹杆滚筒安全可靠,满足工作要求。应用ANSYS软件对凹板结构进行有限元分析,凹板所受最大应力为6.5356×10~5Pa,凹板最大应变为3.2824×10-6,最大应力和应变出现在凹板中间侧弧板连接处;最大位移为1.0981×10-6m,出现在凹板底部中心处;经过对仿真结果分析研究,凹板结构安全可靠,满足工作要求。应用matlab软件对杆齿伸缩机构进行运动学分析,杆齿运动到滚筒最底端时杆齿角速度达到最小值40rad/s,杆齿到达纹杆滚筒最顶端时角速度达到峰值77 rad/s。（3）对分离清选系统进行设计研究;采用振动筛和气吸式离心风机组合的分离清选系统。分离筛机构做往复运动,振动频率为5Hz;分离筛的筛网宽度为0.492m,长度为0.26m,筛网为4目的编织筛。风机采用气吸式离心风机,风机叶片数为6,叶轮转速1200r/min,风机风量为1.31m~3/s。应用matlab软件在Simulink建立分离筛机构轨迹、位移速度和加速度的仿真模型,通过对仿真结果的分析可知,分离筛在水平方向的振幅为20mm,在竖直方向的振幅为48mm;水平速度变化范围是-750mm/s～750mm/s,竖直速度变化范围是-320mm/s～320mm/s;水平加速度变化范围是-2.3×10~4mm/s~2～2.5×10~4mm/s~2,竖直加速度变化范围是-0.7×10~4mm/s~2～1.5×10~4mm/s~2。（4）对气流式清洁系统进行设计与研究;采用机架侧板开气流孔,高速气流通过气流孔横向吹入脱粒装置的方式进行机体清洁。气流孔为5mm×2mm矩形方孔,气流孔上下间隔44.5mm,左右间隔36mm,均匀排列,双侧共210个气流孔。通过气流孔的空气流速为201.6m/s;气流式清洁系统所需气流量为0.42m~3/s。（5）对机架结构进行设计研究;机架整体尺寸为123.5mm×718mm×915.5mm（长×宽×高）;机架结构所选材料屈服极限为235MPa的结构钢。应用ANSYS软件对机架结构进行有限元分析;机架结构所受最大应力为7.2637×10~7Pa,最大应变为4.5797×10-4m,最大应力和应变在机架机构支撑板处;凹板的总位移在风机安装梁上最大,最大位移值为7.8325×10-4m;经过对仿真结果分析研究,机架结构安全可靠,满足工作要求。